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    Detecção de onda gravitacional com relógios atômicos

    Ilustração de ondas gravitacionais produzidas por dois buracos negros em órbita. Os cientistas do CfA descreveram um novo método sensível para detectar ondas gravitacionais. Crédito:Henze / NASA

    A recente detecção de ondas gravitacionais (GW) a partir da fusão de dois buracos negros de cerca de trinta massas solares cada com a instalação terrestre LIGO gerou um entusiasmo renovado para o desenvolvimento de técnicas de medição ainda mais sensíveis. Os instrumentos GW baseados em solo têm sensores amplamente espaçados que podem detectar mudanças submicroscópicas em sua separação - melhor do que uma parte em um bilhão de trilhões, Eles sofrem, Contudo, do ruído produzido por pequenos tremores no solo - vibrações de fontes naturais ou artificiais que se propagam pelos detectores ajustados com precisão. As vibrações mais difíceis de compensar são aquelas que mudam de forma relativamente lenta, em frequências em torno de uma vez por segundo ou menos, no entanto, os astrônomos prevêem que as fontes de GW que produzem essas variações lentas devem ser interessantes e abundantes, de estrelas binárias de massa estelar compacta a eventos gravitacionais no início do universo.

    O CfA é conhecido por seu trabalho de laboratório, produzindo alguns dos melhores dispositivos de precisão do mundo. Em particular, são seus relógios maser de hidrogênio cronometrados, usado pela NASA para rastrear seus satélites, bem como por radioastrônomos ao redor do mundo para fazer medições precisas de fenômenos cósmicos usando a interferometria de linha de base muito longa. O grupo CfA maser continuou a desenvolver tecnologias de relógio avançadas ao longo dos anos, e transformá-los em novas ferramentas para sondar os céus, incluindo recentemente os chamados "pentes a laser" para medição ultraprecisa de mudanças de velocidade estelar induzidas por planetas extrasolares.

    Cientistas do CfA Igor Pokovski, Nick Langellier, e Ron Walsworth e dois colegas publicaram um novo conceito de detector GW para estudar em particular os GWs de baixa frequência. Sua técnica mede precisamente não a separação dos sensores, mas seus movimentos minúsculos por meio do efeito Doppler à medida que as ondas gravitacionais passam. O dispositivo usa um laser finamente controlado e relógios atômicos precisos montados em dois satélites (ao contrário de outros conceitos de GW espaciais que requerem três satélites, este sistema precisa de apenas dois). A tecnologia para esta capacidade requer apenas melhorias realistas para implementar, e oferece uma extensão importante para os sistemas GW atuais.


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